JP2010262811A

JP2010262811A - Photomultiplier tube

Info

Publication number: JP2010262811A
Application number: JP2009112208A
Authority: JP
Inventors: Hideki Shimoi; 英樹下井; Hiroyuki Kushima; 浩之久嶋
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 2009-05-01
Filing date: 2009-05-01
Publication date: 2010-11-18
Anticipated expiration: 2029-05-01
Also published as: JP5497331B2

Abstract

【課題】小型化された場合でも前段のダイノードから後段のダイノードへの電子の導入効率を向上させること。
【解決手段】光電子増倍管１は、筐体５の内面４０ａ上の電子増倍方向に沿って配列された複数段のダイノード３３ａ〜３３ｌを有する電子増倍部３３と、筐体５内に電子増倍部３３から離間して設けられた光電面４１及び陽極部３４とを備え、ダイノード３３ｃ〜３３ｅは、それぞれ、二次電子放出面５３ｃ〜５３ｅが形成された複数の柱状部５１ｃ〜５１ｅを有し、隣接する柱状部間に電子増倍チャネルＣを形成し、後段側の柱状部５１ｅにおける前段側の柱状部５１ｄに対する対向面５４ｅは、柱状部５１ｄの二次電子放出面５３ｄの他端側の端部に対して対向する部位５５ｅを基準にして、対向面５４ｅの内面４０ａに沿った方向の両端部５６ｅ，５７ｅが一端側に突出するように形成されている。
【選択図】図５An object of the present invention is to improve the efficiency of introducing electrons from a preceding dynode to a subsequent dynode even when the size is reduced.
A photomultiplier tube (1) includes an electron multiplier section (33) having a plurality of dynodes (33a to 33l) arranged along an electron multiplication direction on an inner surface (40a) of a housing (5), and a housing (5). A photocathode 41 and an anode part 34 provided apart from the electron multiplier 33 are provided, and the dynodes 33c to 33e are respectively a plurality of columnar parts 51c to 51e on which secondary electron emission surfaces 53c to 53e are formed. The electron multiplying channel C is formed between the adjacent columnar portions, and the opposing surface 54e of the rear columnar portion 51e with respect to the front columnar portion 51d is the secondary electron emission surface 53d of the columnar portion 51d. Both ends 56e and 57e in the direction along the inner surface 40a of the facing surface 54e are formed so as to protrude toward one end with reference to the portion 55e facing the end on the end side.
[Selection] Figure 5

Description

本発明は、外部からの入射光を検出する光電子増倍管に関するものである。 The present invention relates to a photomultiplier tube that detects incident light from the outside.

従来から、微細加工技術を利用した小型の光電子増倍管の開発が進められている。例えば、透光性の絶縁基板上に光電面、ダイノード、及びアノードが配置された平面型の光電子増倍管が知られている（下記特許文献１参照）。このような構造によって、微弱光の検出が高い信頼度で実現されるとともに、装置の小型化も図られている。また、光電子増倍管において、複数段に積層されて構成されたダイノード間で電子の収集効率を向上させるために、各ダイノードに上段側のダイノードの貫通孔に向けて突出した加速電極部が設けられた構造が知られている（下記特許文献２参照）。 Conventionally, development of a small photomultiplier tube using a microfabrication technique has been advanced. For example, a planar photomultiplier tube in which a photocathode, a dynode, and an anode are disposed on a translucent insulating substrate is known (see Patent Document 1 below). With such a structure, detection of faint light is realized with high reliability, and the size of the apparatus is reduced. In the photomultiplier tube, each dynode is provided with an accelerating electrode that protrudes toward the through-hole of the upper dynode in order to improve electron collection efficiency between dynodes that are stacked in multiple stages. Such a structure is known (see Patent Document 2 below).

米国特許第５，２６４，６９３号明細書US Pat. No. 5,264,693 特開平８−１７３８９号公報JP-A-8-17389

しかしながら、上述したような従来の光電子増倍管では、小型化された場合に光電面や電子増倍部も小さくなることから、検出される信号量が小さくなってしまう傾向にある。そのため、電子増倍部においてより高い電子増倍効率を得ることが求められている。 However, in the conventional photomultiplier tube as described above, since the photocathode and the electron multiplier are also reduced when the size is reduced, the detected signal amount tends to be reduced. Therefore, it is required to obtain higher electron multiplication efficiency in the electron multiplication section.

そこで、本発明は、かかる課題に鑑みて為されたものであり、小型化された場合でも前段のダイノードから後段のダイノードへの電子の導入効率を向上させることでより高い電子増倍効率を得ることが可能な光電子増倍管を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of such a problem, and even when downsized, higher electron multiplication efficiency is obtained by improving the efficiency of introducing electrons from the preceding dynode to the subsequent dynode. It is an object of the present invention to provide a photomultiplier tube that can be used.

上記課題を解決するため、本発明の光電子増倍管は、少なくとも内面が絶縁材料によって形成されている基板を有する外囲器と、外囲器の内面上の一端側から他端側に向けた一方向に沿って、順に離間して配列されたＮ段（Ｎは２以上の整数）のダイノードを有する電子増倍部と、外囲器内の一端側に電子増倍部から離間して設けられ、外部からの入射光を光電子に変換して、光電子を放出する光電面と、外囲器内の他端側に電子増倍部から離間して設けられ、電子増倍部によって増倍された電子を信号として取り出す陽極部とを備え、Ｎ段のダイノードは、それぞれ、内面上に配置され、二次電子放出面が形成された複数の柱状部を有し、複数の柱状部のうちの隣接する柱状部間に二次電子放出面を備えた電子増倍路を形成し、第Ｍ＋１段目（Ｍは１以上Ｎ未満の整数）のダイノードの柱状部における第Ｍ段目のダイノードの柱状部に対する対向面は、Ｍ段目のダイノードの柱状部の二次電子放出面の他端側の端部に対して対向する部位を基準にして、対向面の内面に沿った方向の両方の端部が一端側に突出するように形成されていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a photomultiplier tube according to the present invention has an envelope having a substrate having at least an inner surface formed of an insulating material, and is directed from one end to the other end on the inner surface of the envelope. An electron multiplying unit having N stages (N is an integer of 2 or more) dynodes arranged sequentially apart from each other along one direction, and provided at one end side in the envelope away from the electron multiplying unit A photoelectric surface that converts incident light from the outside into photoelectrons and emits photoelectrons, and is provided on the other end side of the envelope away from the electron multiplier, and is multiplied by the electron multiplier. Each of the N-stage dynodes has a plurality of columnar portions formed on the inner surface and formed with a secondary electron emission surface, of the plurality of columnar portions. An electron multiplying path having a secondary electron emission surface is formed between adjacent columnar portions, and M + 1-th stage The opposite surface of the columnar part of the M-th dynode in the columnar part of the dynode (M is an integer less than or equal to 1 and less than N) is the end on the other end side of the secondary electron emission surface of the columnar part of the M-th dynode. It is characterized in that both ends in the direction along the inner surface of the facing surface are formed so as to protrude toward one end with reference to a portion facing the portion.

このような光電子増倍管によれば、入射光が光電面に入射することによって光電子に変換され、この光電子が、外囲器内の内面上の複数段のダイノードによって形成された電子増倍路に入射することによって増倍され、増倍された電子が電気信号として陽極部から取り出される。ここで、各ダイノードは、電子増倍路に接する二次電子放出面が形成された複数の柱状部を有し、後段側のダイノードの柱状部の前段側の対向面は、前段側のダイノードの二次電子放出面の後段側端部に対して対向する部位を中心にして、基板の内面に沿った両方の端部が突出しているので、前段側のダイノードの電子増倍路内の二次電子放出面近傍の電位を高くすることができ、前段側のダイノードから後段側のダイノードへ増倍電子を効率よく導くことができる。その結果、高い電子増倍効率を得ることができる。 According to such a photomultiplier tube, incident light is converted into photoelectrons by entering the photocathode, and this photoelectron is formed by a multistage dynode on the inner surface in the envelope. Is multiplied by the incident light, and the multiplied electrons are taken out from the anode part as an electric signal. Here, each dynode has a plurality of columnar portions formed with secondary electron emission surfaces that are in contact with the electron multiplier path, and the front-side facing surface of the columnar portion of the rear-side dynode is the same as that of the front-side dynode. Since both ends projecting along the inner surface of the substrate center around the part facing the rear end of the secondary electron emission surface, the secondary in the electron multiplier of the front dynode The potential in the vicinity of the electron emission surface can be increased, and the multiplying electrons can be efficiently guided from the front-stage dynode to the rear-stage dynode. As a result, high electron multiplication efficiency can be obtained.

第Ｍ段目のダイノードの柱状部における第Ｍ＋１段目のダイノードの柱状部に対する対向面は、第Ｍ＋１段目のダイノードの端部に対向する部位が、一端側に窪むように形成されている、ことが好適である。この場合、後段側のダイノードの前段側の対向面によって押し出された電界が前段側のダイノードに引き込まれやすくなり、電子増倍路内の電位が上昇して電子増倍効率をより高くすることができる。 The opposing surface of the columnar portion of the Mth stage dynode to the columnar portion of the (M + 1) th stage dynode is formed such that a portion facing the end of the (M + 1) th stage dynode is recessed toward one end side. Is preferred. In this case, the electric field pushed out by the front-side facing surface of the rear-stage dynode is likely to be drawn into the front-stage dynode, and the potential in the electron multiplier increases to increase the electron multiplication efficiency. it can.

また、Ｎ段のダイノードは、それぞれ、複数の柱状部の内面側の端部に形成され、複数の柱状部を電気的に接続する基台部を有し、第Ｍ段目のダイノードの基台部は、第Ｍ＋１段目のダイノードの柱状部の端部に対応した部位において一端側に窪むように形成されている、ことも好適である。かかる構成を採れば、隣接する段のダイノード間の耐電圧特性を向上することができるので、ダイノード同士をより近接させることができる。その結果、前段側のダイノードから後段側のダイノードへ増倍電子を効率よく導くことができるため、電子増倍効率をより一層高くすることができる。 Each of the N-stage dynodes has a base portion that is formed at an inner surface side end of the plurality of columnar portions and electrically connects the plurality of columnar portions, and is a base for the M-th dynode. It is also preferable that the portion is formed so as to be recessed toward one end side at a portion corresponding to the end portion of the columnar portion of the (M + 1) th stage dynode. By adopting such a configuration, it is possible to improve the withstand voltage characteristics between adjacent dynodes, so that the dynodes can be brought closer to each other. As a result, since the multiplication electrons can be efficiently guided from the front-stage dynode to the rear-stage dynode, the electron multiplication efficiency can be further increased.

また、前記陽極部は、前記Ｎ段目のダイノードの前記電子増倍路と対向するように、他端側に向かって窪むように形成されている電子捕集部を有する、ことも好適である。かかる電子捕集部を有することで、Ｎ段目のダイノードからの増倍電子を効率よく捕集することができる。 It is also preferable that the anode section has an electron collecting section formed so as to be recessed toward the other end side so as to face the electron multiplier path of the N-th dynode. By having such an electron collector, it is possible to efficiently collect the multiplying electrons from the Nth stage dynode.

本発明によれば、小型化された場合でも前段のダイノードから後段のダイノードへの電子の導入効率を向上させることでより高い電子増倍効率を得ることができる。 According to the present invention, even when the size is reduced, higher electron multiplication efficiency can be obtained by improving the efficiency of introducing electrons from the preceding dynode to the succeeding dynode.

本発明の好適な一実施形態に係る光電子増倍管の斜視図である。1 is a perspective view of a photomultiplier tube according to a preferred embodiment of the present invention. 図１の光電子増倍管の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the photomultiplier tube of FIG. 図１の側壁フレームの平面図である。It is a top view of the side wall frame of FIG. 図１の側壁フレーム及び下側フレームの要部を示す一部破断斜視図である。It is a partially broken perspective view which shows the principal part of the side wall frame and lower frame of FIG. 図３の電子増倍部の一部を拡大して示す平面図である。It is a top view which expands and shows a part of electron multiplication part of FIG. （ａ）は、図１の上側フレームを裏面側から見た底面図、（ｂ）は、図１の側壁フレームの平面図である。(A) is the bottom view which looked at the upper side frame of FIG. 1 from the back surface side, (b) is the top view of the side wall frame of FIG. 図６の上側フレームと側壁フレームとの接続状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the connection state of the upper side frame of FIG. 6, and a side wall frame. 図５の電子増倍部によって生成される電位分布を示す図である。It is a figure which shows the electric potential distribution produced | generated by the electron multiplication part of FIG. 本発明の変形例に係る光電子増倍管の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the photomultiplier tube which concerns on the modification of this invention. 本発明の変形例に係る光電子増倍管の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the photomultiplier tube which concerns on the modification of this invention. 本発明の比較例の電子増倍部における電位分布を示す図である。It is a figure which shows the electric potential distribution in the electron multiplication part of the comparative example of this invention.

以下、図面を参照しつつ本発明に係る光電子増倍管の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of a photomultiplier according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図１は、本発明の好適な一実施形態に係る光電子増倍管１の斜視図、図２は、図１の光電子増倍管１の分解斜視図である。 FIG. 1 is a perspective view of a photomultiplier tube 1 according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an exploded perspective view of the photomultiplier tube 1 of FIG.

図１に示す光電子増倍管１は、透過型の光電面を有する光電子増倍管であって、上側フレーム２と、側壁フレーム３と、上側フレーム２に対して側壁フレーム３を挟んで対向する下側フレーム（基板）４により構成された外囲器である筐体５を備える。この光電子増倍管１は、光電面への光の入射方向と、電子増倍部での電子の増倍方向が交差する、つまり図１の矢印Ａで示された方向から光が入射されると、光電面から放出された光電子が電子増倍部に入射し、矢印Ｂで示された方向に二次電子をカスケード増幅し、陽極部から信号を取り出す電子管である。 A photomultiplier tube 1 shown in FIG. 1 is a photomultiplier tube having a transmission type photocathode, and is opposed to the upper frame 2, the side wall frame 3, and the upper frame 2 with the side wall frame 3 interposed therebetween. A housing 5 that is an envelope constituted by a lower frame (substrate) 4 is provided. In this photomultiplier tube 1, the light incident direction on the photocathode intersects the electron multiplying direction in the electron multiplying portion, that is, light is incident from the direction indicated by arrow A in FIG. 1. The photoelectrons emitted from the photocathode are incident on the electron multiplier, cascade-amplify secondary electrons in the direction indicated by arrow B, and take out a signal from the anode.

なお、以下の説明においては、電子増倍方向に沿って、電子増倍路（電子増倍チャネル）の上流側（光電面側）を“一端側”とし、下流側（陽極部側）を“他端側”とする。引き続いて、光電子増倍管１の各構成要素について詳細に説明する。 In the following description, along the electron multiplication direction, the upstream side (photocathode side) of the electron multiplication path (electron multiplication channel) is referred to as “one end side” and the downstream side (anode side) is referred to as “ The other end side. Subsequently, each component of the photomultiplier tube 1 will be described in detail.

図２に示すように、上側フレーム２は、矩形平板状の絶縁性のセラミックスを主材料とする配線基板２０を基材として構成されている。このような配線基板としては、微細な配線設計が可能で、かつ表裏の配線パターンを自由に設計できるＬＴＣＣ（Low Temperature Co-fired Ceramics：低温同時焼成セラミックス）等の多層配線基板が用いられる。配線基板２０には、その主面２０ｂ上に、側壁フレーム３、後述する光電面４１、集束電極３１、壁状電極３２、電子増倍部３３、及び陽極部３４と電気的に接続されて外部からの給電や信号の取り出しを行う複数の導電性端子２０１Ａ〜Ｄが設けられている。導電性端子２０１Ａは側壁フレーム３の給電用として、導電性端子２０１Ｂは、光電面４１、集束電極３１、及び壁状電極３２の給電用として、導電性端子２０１Ｃは、電子増倍部３３の給電用として、導電性端子２０１Ｄは、陽極部３４の給電及び信号取り出し用として、それぞれ設けられている。これらの導電性端子２０１Ａ〜Ｄは、配線基板２０の内部で主面２０ｂに対して対向する絶縁性の対向面２０ａ上の導電膜や導電性端子（詳細は後述する。）と相互に接続され、これらの導電膜、導電性端子と側壁フレーム３、光電面４１、集束電極３１、壁状電極３２、電子増倍部３３、及び陽極部３４とが接続される。また、上側フレーム２は、導電性端子２０１を設けた多層配線基板に限らず、外部からの給電や信号の取り出しを行う導電性端子が貫通して設けられた、ガラス基板等の絶縁材料からなる板状部材でもよい。 As shown in FIG. 2, the upper frame 2 is configured with a wiring board 20 whose main material is a rectangular flat plate-like insulating ceramic as a base material. As such a wiring board, a multilayer wiring board such as LTCC (Low Temperature Co-fired Ceramics) capable of designing a fine wiring and freely designing the front and back wiring patterns is used. On the main surface 20b, the wiring substrate 20 is electrically connected to the side wall frame 3, a photocathode 41 (to be described later), a focusing electrode 31, a wall electrode 32, an electron multiplying portion 33, and an anode portion 34 to be externally connected. A plurality of conductive terminals 201 </ b> A to 201 </ b> D for supplying power from and extracting signals are provided. The conductive terminal 201A is used for supplying power to the side wall frame 3, the conductive terminal 201B is used for supplying power to the photocathode 41, the focusing electrode 31, and the wall electrode 32. The conductive terminal 201C is supplied to the electron multiplier 33. For this purpose, the conductive terminal 201D is provided for feeding power and extracting signals from the anode section 34, respectively. These conductive terminals 201 </ b> A to 201 </ b> D are mutually connected to a conductive film and conductive terminals (details will be described later) on the insulating facing surface 20 a facing the main surface 20 b inside the wiring board 20. These conductive films, conductive terminals and side wall frame 3, photocathode 41, focusing electrode 31, wall electrode 32, electron multiplier 33, and anode 34 are connected. The upper frame 2 is not limited to the multilayer wiring board provided with the conductive terminals 201, and is made of an insulating material such as a glass substrate through which conductive terminals for supplying power from outside and taking out signals are provided. A plate-like member may be used.

側壁フレーム３は、矩形平板状のシリコン基板３０を基材として構成されている。シリコン基板３０の主面３０ａからそれに対向する面３０ｂに向かって、枠状の側壁部３０２に囲まれた貫通部３０１が形成されている。この貫通部３０１はその開口が矩形であって、その外周はシリコン基板３０の外周に沿うように形成されている。 The side wall frame 3 is configured by using a rectangular flat silicon substrate 30 as a base material. A penetrating portion 301 surrounded by a frame-like side wall portion 302 is formed from the main surface 30a of the silicon substrate 30 toward the surface 30b facing the main surface 30a. The through portion 301 has a rectangular opening, and the outer periphery thereof is formed along the outer periphery of the silicon substrate 30.

この貫通部３０１内には、一端側から他端側に向かって、壁状電極３２、集束電極３１、電子増倍部３３、及び陽極部３４が配置されている。これらの壁状電極３２、集束電極３１、電子増倍部３３、及び陽極部３４は、シリコン基板３０をＲＩＥ（Reactive Ion Etching）加工等によって加工することにより形成され、シリコンを主要材料としている。 In this penetration part 301, the wall-shaped electrode 32, the focusing electrode 31, the electron multiplication part 33, and the anode part 34 are arrange | positioned toward the other end side from one end side. The wall electrode 32, the focusing electrode 31, the electron multiplying portion 33, and the anode portion 34 are formed by processing the silicon substrate 30 by RIE (Reactive Ion Etching) processing or the like, and uses silicon as a main material.

壁状電極３２は、後述するガラス基板４０の対向面４０ａと正対する方向（対向面４０ａに対する略垂直方向、図１の矢印Ａで示す方向に対して反対向きの方向）から見て、後述する光電面４１を取り囲むように形成された枠状の電極である。また、集束電極３１は、光電面４１から放出された光電子を集束して電子増倍部３３へと導くための電極であり、光電面４１と電子増倍部３３との間に設けられている。 The wall-like electrode 32 will be described later when viewed from a direction facing a facing surface 40a of the glass substrate 40 described later (a direction substantially perpendicular to the facing surface 40a, a direction opposite to the direction indicated by the arrow A in FIG. 1). This is a frame-like electrode formed so as to surround the photocathode 41. The focusing electrode 31 is an electrode for converging photoelectrons emitted from the photocathode 41 and guiding the photoelectrons to the electron multiplier 33, and is provided between the photocathode 41 and the electron multiplier 33. .

電子増倍部３３は、光電面４１から陽極部３４に向う電子増倍方向（図１の矢印Ｂで示された方向、以下同じ。）に沿って異なる電位に設定されるＮ段（Ｎは２以上の整数）のダイノード（電子増倍部）から構成されており、各段を跨って複数の電子増倍路（電子増倍チャネル）を有している。また、陽極部３４は光電面４１とともに電子増倍部３３を挟む位置に配置される。 The electron multiplier section 33 has N stages (N is set to different potentials) along the electron multiplication direction from the photocathode 41 toward the anode section 34 (the direction indicated by the arrow B in FIG. 1, the same applies hereinafter). It is composed of two or more integers) dynodes (electron multipliers), and has a plurality of electron multiplier paths (electron multiplier channels) across each stage. Further, the anode part 34 is arranged at a position sandwiching the electron multiplying part 33 together with the photocathode 41.

これら壁状電極３２、集束電極３１、電子増倍部３３、及び陽極部３４は、それぞれ、下側フレーム４に陽極接合、拡散接合、さらには低融点金属（例えばインジウム）等の封止材を用いた接合等によって固定されており、これにより該下側フレーム４上に二次元的に配置される。 The wall electrode 32, the focusing electrode 31, the electron multiplying portion 33, and the anode portion 34 are respectively provided with an anodic bonding, a diffusion bonding, and a sealing material such as a low melting point metal (for example, indium) on the lower frame 4. It is fixed by the joining etc. which were used, and is arrange | positioned two-dimensionally on this lower frame 4 by this.

下側フレーム４は、矩形平板状のガラス基板４０を基材として構成されている。このガラス基板４０は、絶縁材料であるガラスによって配線基板２０の対向面２０ａに対向し、筐体５の内面である対向面４０ａを形成する。対向面４０ａ上における、側壁フレーム３の貫通部３０１に対向する部位（側壁部３０２との接合領域以外の部位）であって、陽極部３４側と反対側の端部には、透過型光電面である光電面４１が形成されている。また、対向面４０ａ上の電子増倍部３３及び陽極部３４が搭載される部位には、増倍電子の対向面４０ａへの入射を防止するための矩形状の窪み部４２が形成されている。 The lower frame 4 is configured with a rectangular flat glass substrate 40 as a base material. The glass substrate 40 is opposed to the facing surface 20 a of the wiring substrate 20 by glass that is an insulating material, and forms a facing surface 40 a that is the inner surface of the housing 5. On the facing surface 40a, a portion facing the penetrating portion 301 of the side wall frame 3 (a portion other than the joining region with the side wall portion 302) is located at the end opposite to the anode portion 34 side at the transmission type photocathode. The photocathode 41 is formed. In addition, a rectangular recess 42 for preventing the multiplication electrons from entering the facing surface 40a is formed at a portion where the electron multiplying portion 33 and the anode portion 34 are mounted on the facing surface 40a. .

図３〜図５を参照して、光電子増倍管１の内部構造について詳細に説明する。図３は、図１の側壁フレーム３の平面図、図４は、図１の側壁フレーム３及び下側フレーム４の要部を示す一部破断斜視図、図５は、図３の電子増倍部３３を拡大して示す平面図である。 The internal structure of the photomultiplier tube 1 will be described in detail with reference to FIGS. 3 is a plan view of the side wall frame 3 of FIG. 1, FIG. 4 is a partially broken perspective view showing the main part of the side wall frame 3 and the lower frame 4 of FIG. 1, and FIG. 5 is an electron multiplier of FIG. It is a top view which expands and shows the part 33. FIG.

図３に示すように、貫通部３０１内の電子増倍部３３は、対向面４０ａ上の一端側から他端側に向けて（電子増倍方向である矢印Ｂの示す方向に向けて）、順に離間して配列された複数段のダイノード３３ａ〜３３ｌから構成されている。これらの複数段のダイノード３３ａ〜３３ｌは、矢印Ｂの示す方向に沿って、一端側の第１段目のダイノード３３ａから他端側の最終段（第Ｎ段目）のダイノード３３ｌにかけて連続するように設けられたＮ個の電子増倍孔から構成された電子増倍チャネルＣを複数並列に形成している。 As shown in FIG. 3, the electron multiplier 33 in the penetrating part 301 is directed from one end side to the other end side on the facing surface 40a (toward the direction indicated by the arrow B which is the electron multiplying direction) It is composed of a plurality of dynodes 33a to 33l that are spaced apart in order. These multiple stages of dynodes 33a to 33l continue along the direction indicated by arrow B from the first stage dynode 33a on one end side to the last stage (Nth stage) dynode 33l on the other end side. A plurality of electron multiplying channels C composed of N electron multiplying holes provided in the plurality are formed in parallel.

また、光電面４１は、一端側の第１段目のダイノード３３ａから、集束電極３１を挟んだ対向面４０ａ上の一端側に離間して設けられている。この光電面４１は、ガラス基板４０の対向面４０ａ上に矩形状の透過型光電面として形成されている。外部から下側フレーム４であるガラス基板４０を透過した入射光が光電面４１に到達すると、この入射光に応じた光電子が放出され、その光電子は壁状電極３２及び集束電極３１によって第１段目のダイノード３３ａへと導かれる。 The photocathode 41 is spaced from the first dynode 33a on the one end side on one end side on the facing surface 40a with the focusing electrode 31 in between. The photocathode 41 is formed as a rectangular transmissive photocathode on the facing surface 40 a of the glass substrate 40. When incident light transmitted through the glass substrate 40 which is the lower frame 4 from the outside reaches the photocathode 41, photoelectrons corresponding to the incident light are emitted, and the photoelectrons are first-staged by the wall electrode 32 and the focusing electrode 31. Guided to eye dynode 33a.

また、陽極部３４は、他端側の最終段のダイノード３３ｌから、対向面４０ａ上の他端側に離間して設けられている。この陽極部３４は、電子増倍部３３の電子増倍チャネルＣ内を矢印Ｂの示す方向に増倍してきた電子を、電気信号として外部に取り出すための電極である。さらに、陽極部３４には、最終段のダイノード３３ｌの電子増倍チャネルＣと対向するように、ダイノード３３ｌとの対向面から対向面４０ａの他端側に向かって窪むように形成されている電子捕集部７０を有している。電子捕集部７０は、ダイノード３３ｌの二次電子放出面と同じ側に、電子入射開口７１を狭めるような突起部７２を有している。 Further, the anode part 34 is provided away from the final stage dynode 33l on the other end side on the other end side on the facing surface 40a. The anode part 34 is an electrode for taking out electrons that have been multiplied in the direction indicated by the arrow B in the electron multiplication channel C of the electron multiplication part 33 to the outside as an electric signal. Further, the anode 34 is formed so as to be recessed from the surface facing the dynode 33l toward the other end side of the facing surface 40a so as to face the electron multiplication channel C of the final stage dynode 33l. A collecting part 70 is provided. The electron collector 70 has a protrusion 72 that narrows the electron incident aperture 71 on the same side as the secondary electron emission surface of the dynode 33l.

図４及び図５を参照して、電子増倍部３３の構造についてより詳細に説明すると、複数段のダイノード３３ａ〜３３ｄは、下側フレーム４の対向面４０ａ上に形成された窪み部４２の底部上に窪み部４２の底部から離間するように配置されている。ダイノード３３ａは、対向面４０ａに沿って電子増倍方向に対してほぼ垂直な方向に配列され、上側フレーム２の対向面２０ａに向かってほぼ垂直に延びる複数の柱状部５１ａと、その複数の柱状部５１ａの窪み部４２側の端部に連続的に形成され、窪み部４２の底部に沿って電子増倍方向に対してほぼ垂直な方向に延びる基台部５２ａから成る。この基台部５２ａは、複数の柱状部５１ａを互いに電気的に接続するとともに、複数の柱状部５１ａを窪み部４２の底部から離間して保持する役目を有する。ダイノード３３ｂ〜３３ｄに関しても、それぞれ複数の柱状部５１ｂ〜５１ｄ、及び基台部５２ｂ〜５２ｄに関して、ダイノード３３ａと同様の構造を有する。なお、本実施形態においては、ダイノード３３ａ〜３３ｄにおいて、複数の柱状部５１ａ〜５１ｄ、及び基台部５２ａ〜５２ｄはそれぞれ一体に形成されているが、柱状部と基台部を別体にしても良い。また、図示していないが、ダイノード３３ｅ〜３３ｌも同様の構造を有する。 Referring to FIGS. 4 and 5, the structure of the electron multiplying unit 33 will be described in more detail. The dynodes 33 a to 33 d in a plurality of stages are formed by the depression 42 formed on the facing surface 40 a of the lower frame 4. It arrange | positions so that it may space apart from the bottom part of the hollow part 42 on the bottom part. The dynode 33a is arranged in a direction substantially perpendicular to the electron multiplication direction along the opposing surface 40a, and has a plurality of columnar portions 51a extending substantially perpendicularly to the opposing surface 20a of the upper frame 2, and the plurality of columnar portions The base 51a is formed continuously at the end of the portion 51a on the side of the recess 42 and extends along the bottom of the recess 42 in a direction substantially perpendicular to the electron multiplication direction. The base portion 52 a has a function of electrically connecting the plurality of columnar portions 51 a to each other and holding the plurality of columnar portions 51 a separately from the bottom of the recessed portion 42. The dynodes 33b to 33d also have the same structure as the dynode 33a with respect to the plurality of columnar parts 51b to 51d and the base parts 52b to 52d, respectively. In the present embodiment, in the dynodes 33a to 33d, the plurality of columnar portions 51a to 51d and the base portions 52a to 52d are integrally formed, but the columnar portion and the base portion are separated. Also good. Although not shown, the dynodes 33e to 33l have the same structure.

これらの複数段のダイノード３３ａ〜３３ｄの複数の柱状部５１ａ〜５１ｄによって、光電子の入射に伴って二次電子をカスケード増幅する電子増倍チャネルが形成される。便宜上、ダイノード３３ｃ〜３３ｅにおける１つの電子増倍チャネルＣを抜き出してより詳しく説明する。すなわち、図５に示すように、それぞれのダイノード３３ｃ〜３３ｅの複数の柱状部５１ｃ〜５１ｅのうちの電子増倍方向に対して垂直な方向に隣接する柱状部間には、電子増倍チャネルＣが形成されており、この電子増倍チャネルＣは、複数段のダイノード３３ｃ〜３３ｅによって電子増倍方向に向けて蛇行するように形成される。また、それぞれの柱状部５１ｃ，５１ｄ，５１ｅの電子増倍チャネルＣに接する壁面のうち、電子入射開口６３ｃ，６３ｄ，６３ｅと対面するような略円弧形状からなる一方には、二次電子放出面５３ｃ，５３ｄ，５３ｅが形成されている。なお、この電子増倍チャネルＣは、全てのダイノード３３ａ〜３３ｌ間に電子増倍方向に垂直な方向に並んで複数設けられている。 The plurality of columnar portions 51a to 51d of the plurality of dynodes 33a to 33d form an electron multiplication channel that cascade-amplifies secondary electrons as photoelectrons enter. For convenience, one electron multiplication channel C in the dynodes 33c to 33e will be extracted and described in more detail. That is, as shown in FIG. 5, among the plurality of columnar portions 51c to 51e of the respective dynodes 33c to 33e, there is an electron multiplication channel C between columnar portions adjacent to each other in the direction perpendicular to the electron multiplication direction. The electron multiplication channel C is formed so as to meander in the electron multiplication direction by a plurality of stages of dynodes 33c to 33e. In addition, among the wall surfaces of the columnar portions 51c, 51d, 51e that are in contact with the electron multiplication channel C, the secondary electron emission surface is formed on one of the substantially circular arc shapes facing the electron incident openings 63c, 63d, 63e. 53c, 53d, and 53e are formed. A plurality of electron multiplying channels C are provided between all the dynodes 33a to 33l in a direction perpendicular to the electron multiplying direction.

ここで、後段側のダイノード３３ｅの柱状部５１ｅにおける前段側のダイノード３３ｄの柱状部５１ｄに対する対向面５４ｅは、以下のような形状を有している。具体的には、対向面５４ｅは、前段側のダイノード３３ｄの二次電子放出面５３ｄの電子増倍方向（他端）側の端部６４ｄに対して対向する部位５５ｅを基準にして、対向面４０ａに沿った方向の端部５６ｅ，５７ｅの両方が電子増倍方向に対して逆方向（一端側、矢印Ｂの方向と逆方向）に突出するような形状を成している。言い換えれば、この対向面５４ｅは、電子増倍方向に対して垂直な端部５６ｅ，５７ｅを通る平面Ｐ１を基準にして、対向面４０ａに沿った部位５５ｅを含む断面形状が電子増倍方向に窪んだ形状を有している。さらに、対向面５４ｅは、下側フレーム４の対向面４０ａに正対する方向から見た場合、端部５６ｅから部位５５ｅにかけて、および端部５７ｅから部位５５ｅにかけて、いずれも他端側に向かって窪むようななだらかな略円弧形状を有することで、全体として他端側に窪むようななだらかな略円弧形状を有している。また、前段側のダイノード３３ｄの柱状部５１ｄにおける後段側のダイノード３３ｅの柱状部５１ｅに対する対向面５４ｄは、柱状部５１ｅに対応した形状となっている。すなわち、対向面５４ｄは、対向面５４ｅの端部５７ｅに対して対向する部位５８ｄが電子増倍方向に対して逆方向（一端側）に窪むように形成されており、柱状部５１ｄの対向面５４ｄと柱状部５１ｅの対向面５４ｅとが対面する領域において、電子増倍方向における両面間の間隔がほぼ均一になっている。 Here, the opposing surface 54e of the columnar part 51e of the rear-stage dynode 33e with respect to the columnar part 51d of the front-stage dynode 33d has the following shape. Specifically, the facing surface 54e is based on a portion 55e facing the end portion 64d on the electron multiplication direction (other end) side of the secondary electron emission surface 53d of the dynode 33d on the front stage side. Both ends 56e and 57e in the direction along 40a are shaped to protrude in the opposite direction (one end side, opposite to the direction of arrow B) with respect to the electron multiplication direction. In other words, the opposing surface 54e has a cross-sectional shape including a portion 55e along the opposing surface 40a in the electron multiplication direction with reference to a plane P1 passing through the end portions 56e and 57e perpendicular to the electron multiplication direction. It has a recessed shape. Further, the facing surface 54e is recessed toward the other end side from the end portion 56e to the portion 55e and from the end portion 57e to the portion 55e when viewed from the direction facing the facing surface 40a of the lower frame 4. By having such a smooth and generally arcuate shape, it has a gentle and generally arcuate shape that is recessed toward the other end as a whole. Further, the facing surface 54d of the columnar part 51d of the front-stage dynode 33d with respect to the columnar part 51e of the rear-stage dynode 33e has a shape corresponding to the columnar part 51e. That is, the facing surface 54d is formed such that a portion 58d facing the end portion 57e of the facing surface 54e is recessed in the direction opposite to the electron multiplication direction (one end side), and the facing surface 54d of the columnar portion 51d. In the region where the facing surface 54e of the columnar portion 51e faces, the distance between both surfaces in the electron multiplication direction is substantially uniform.

また、基台部５２ｄ，５２ｅは、上記のような柱状部５１ｄ，５１ｅの形状に対応した形状を有している。具体的には、基台部５２ｅにおいて、柱状部５１ｅの両端部５６ｅ，５７ｅと対応する部位５９ｅ，６０ｅは、電子増倍方向に対して逆方向に突出するような形状を成している。また、基台部５２ｄにおいて、柱状部５１ｄの部位５８ｄと対応する部位６１ｄは、電子増倍方向に対して逆方向に窪むような形状を有している。また、基台部５２ｄにいて、基台部５２ｅの部位５９ｅに対向する部位６２ｄは、電子増倍方向に対して逆方向に窪むような形状を有している。つまり、基台部５２ｄ，５２ｅにおいても、電子増倍方向における両者間の間隔がほぼ均一になっている。 The base parts 52d and 52e have shapes corresponding to the shapes of the columnar parts 51d and 51e as described above. Specifically, in the base portion 52e, the portions 59e and 60e corresponding to the both end portions 56e and 57e of the columnar portion 51e are shaped so as to protrude in the opposite direction to the electron multiplication direction. In the base portion 52d, a portion 61d corresponding to the portion 58d of the columnar portion 51d has a shape that is recessed in the direction opposite to the electron multiplication direction. In the base portion 52d, a portion 62d facing the portion 59e of the base portion 52e has a shape that is recessed in the opposite direction to the electron multiplication direction. That is, also in the base parts 52d and 52e, the space | interval between both in the electron multiplication direction is substantially uniform.

なお、複数段のダイノード３３ａ〜３３ｌは、隣接する第Ｍ段目及び第Ｍ＋１段目（１≦Ｍ＜１２）のダイノード間の対向面の形状が上述した形状と同様な形状を有している。また、最終段のダイノード３３ｌと陽極部３４との間のそれぞれの対向面においても上述した形状と同様な形状を有している。 The multi-stage dynodes 33a to 33l have shapes similar to the above-described shapes of the facing surfaces between the adjacent M-th and M + 1-th (1 ≦ M <12) dynodes. . Each of the opposing surfaces between the final stage dynode 33l and the anode part 34 also has the same shape as described above.

次に、図６及び図７を参照して、光電子増倍管１の配線構造について説明する。図６において、（ａ）は、上側フレーム２を裏面２０ａ側から見た底面図、（ｂ）は、側壁フレーム３の平面図であり、図７は、上側フレーム２と側壁フレーム３との接続状態を示す斜視図である。 Next, the wiring structure of the photomultiplier tube 1 will be described with reference to FIGS. 6A is a bottom view of the upper frame 2 viewed from the back surface 20a side, FIG. 6B is a plan view of the side wall frame 3, and FIG. 7 is a connection between the upper frame 2 and the side wall frame 3. It is a perspective view which shows a state.

図６（ａ）に示すように、上側フレーム２の裏面２０ａには、導電性端子２０１Ｂ，２０１Ｃ，２０１Ｄのそれぞれに上側フレーム２の内部で電気的に接続された複数の導電膜２０２と、導電性端子２０１Ａに上側フレーム２の内部で電気的に接続された導電性端子２０３が設けられている。また、図６（ｂ）に示すように、電子増倍部３３及び陽極部３４の端部には、導電膜２０２との接続用の給電部３６，３７がそれぞれ立設されており、壁状電極３２の隅部には、導電膜２０２との接続用の給電部３８が立設されている。また、集束電極３１は、壁状電極３２と下側フレーム４側で一体形成されることで壁状電極３２に対して電気的に接続されている。さらに、壁状電極３２には、下側フレーム４の対向面４０ａ側に矩形平板状の接続部３９が一体的に形成されており、この接続部３９と、対向面４０ａ上に光電面４１に電気的に接触して形成された導電膜（図示せず）とが接合されることで、壁状電極３２と光電面４１とが電気的に接続されている。 As shown in FIG. 6A, the back surface 20a of the upper frame 2 has a plurality of conductive films 202 electrically connected to the conductive terminals 201B, 201C, and 201D inside the upper frame 2, and conductive A conductive terminal 203 electrically connected inside the upper frame 2 is provided to the conductive terminal 201A. Further, as shown in FIG. 6B, power supply portions 36 and 37 for connection to the conductive film 202 are provided upright at the end portions of the electron multiplying portion 33 and the anode portion 34, respectively, and are wall-shaped. At the corner of the electrode 32, a power feeding unit 38 for connection with the conductive film 202 is provided upright. The focusing electrode 31 is electrically connected to the wall electrode 32 by being integrally formed on the wall electrode 32 and the lower frame 4 side. Further, the wall-shaped electrode 32 is integrally formed with a connecting portion 39 having a rectangular flat plate on the facing surface 40a side of the lower frame 4, and the connecting surface 39 and the photocathode 41 on the facing surface 40a. The wall electrode 32 and the photocathode 41 are electrically connected to each other by bonding a conductive film (not shown) formed in electrical contact.

上記構成の上側フレーム２と側壁フレーム３とを接合すると、導電性端子２０３が側壁フレーム３の側壁部３０２に電気的に接続される。併せて、電子増倍部３３の給電部３６、陽極部３４の給電部３７，及び壁状電極３２の給電部３８が、それぞれ、金（Ａｕ）などからなる導電部材を介して対応する導電膜２０２に独立に接続される。このような接続構成により、側壁部３０２、電子増倍部３３、陽極部３４が、それぞれ、導電性端子２０１Ａ、２０１Ｃ，２０１Ｄに電気的に接続可能にされるとともに、壁状電極３２が、集束電極３１及び光電面４１とともに、導電性端子２０１Ｂに電気的に接続される（図７）。 When the upper frame 2 and the side wall frame 3 configured as described above are joined, the conductive terminal 203 is electrically connected to the side wall portion 302 of the side wall frame 3. In addition, the power supply unit 36 of the electron multiplying unit 33, the power supply unit 37 of the anode unit 34, and the power supply unit 38 of the wall electrode 32 are respectively corresponding conductive films via conductive members made of gold (Au) or the like. 202 is independently connected. With such a connection configuration, the side wall portion 302, the electron multiplying portion 33, and the anode portion 34 can be electrically connected to the conductive terminals 201A, 201C, and 201D, respectively, and the wall electrode 32 is focused. Together with the electrode 31 and the photocathode 41, it is electrically connected to the conductive terminal 201B (FIG. 7).

以上説明した光電子増倍管１によれば、入射光が光電面４１に入射することによって光電子に変換され、この光電子が、筐体５内の内面４０ａ上の複数段のダイノード３３ａ〜３３ｌによって形成された電子増倍チャネルＣに入射することによって増倍され、増倍された電子が電気信号として陽極部３４から取り出される。ここで、各ダイノード３３ａ〜３３ｅは、電子増倍チャネルＣを構成する二次電子放出面が形成された複数の柱状部５１ａ〜５１ｅを有し、後段側のダイノード３３ｅの柱状部５１ｅの前段側の対向面５４ｅは、前段側の柱状部５１ｄの二次電子放出面５３ｄの後段側端部に対して対向する部位５５ｅを中心にして、下側フレーム４の内面４０ａに沿った両方の端部５６ｅ，５７ｅが突出しているので、前段側のダイノード３３ｄの電子増倍チャネルＣ内に後段側のダイノード３３ｅの電位を染みこませることにより二次電子放出面５３ｄ近傍の電位を高くすることができ、前段側のダイノード３３ｄから後段側のダイノード３３ｅへ増倍電子を効率よく導くことができる。また、前段側のダイノード３３ｄの後段側のダイノード３３ｅに対向する部分は、ダイノード３３ｅの端部５７ｅに対向する部位６１ｄが窪むように形成されているので、後段側のダイノード３３ｅの前段側の対向面５４ｅによって押し出された電界が、前段側のダイノード３３ｄに印加された電位によって妨げられることなくダイノード３３ｄ側に引き込まれやすくなり、電子増倍チャネルＣ内の電位が上昇して電子増倍効率をより高くすることができる。その結果、電子増倍部３３が小型化されても高い電子増倍効率を得ることができる。 According to the photomultiplier tube 1 described above, incident light is converted into photoelectrons by being incident on the photocathode 41, and these photoelectrons are formed by a plurality of stages of dynodes 33a to 33l on the inner surface 40a in the housing 5. The electrons are multiplied by being incident on the electron multiplication channel C, and the multiplied electrons are taken out from the anode part 34 as an electric signal. Here, each of the dynodes 33a to 33e has a plurality of columnar portions 51a to 51e on which secondary electron emission surfaces constituting the electron multiplying channel C are formed, and the upstream side of the columnar portion 51e of the rear stage dynode 33e. The opposite surface 54e of both the end portions along the inner surface 40a of the lower frame 4 is centered on a portion 55e facing the rear-end side end portion of the secondary electron emission surface 53d of the columnar portion 51d on the front-stage side. Since 56e and 57e protrude, the potential in the vicinity of the secondary electron emission surface 53d can be increased by soaking the potential of the rear dynode 33e into the electron multiplication channel C of the front dynode 33d. The multiplying electrons can be efficiently guided from the dynode 33d on the front stage side to the dynode 33e on the rear stage side. Further, since the portion 61d facing the end 57e of the dynode 33e is formed so that the portion facing the dynode 33e on the rear stage side of the front dynode 33d is recessed, the facing surface on the front stage side of the rear dynode 33e. The electric field pushed out by 54e becomes easy to be drawn to the dynode 33d side without being disturbed by the potential applied to the dynode 33d on the previous stage side, and the potential in the electron multiplication channel C rises to increase the electron multiplication efficiency. Can be high. As a result, high electron multiplication efficiency can be obtained even if the electron multiplier 33 is downsized.

さらに、前段側のダイノード３３ｄの基台部５２ｄは、後段側のダイノード３３ｅの柱状部５１ｅの端部５６ｅに対応した部位６２ｄにおいて一端側に窪むように形成されているので、隣接するダイノード３３ｄ，３３ｅの間の耐電圧特性を向上することができる。よって、ダイノード３３ｄ，３３ｅをより近接させることができ、その結果、前段側のダイノード３３ｄから後段側のダイノード３３ｅへ増倍電子を効率よく導くことができるため、電子増倍効率をより一層高くすることができる。また、隣接するダイノード３３ｄ，３３ｅにおいて、電子増倍方向における両者間の間隔がほぼ均一にすることができるので、耐電圧特性をより向上することができるとともに、ＲＩＥ加工等による加工時の形状のばらつきを無くして形状の再現性を向上させることができる。 Further, the base portion 52d of the front-stage dynode 33d is formed so as to be recessed toward one end at a portion 62d corresponding to the end portion 56e of the columnar portion 51e of the rear-stage dynode 33e. The withstand voltage characteristic between the two can be improved. Therefore, the dynodes 33d and 33e can be brought closer to each other. As a result, the multiplication electrons can be efficiently guided from the front-stage dynode 33d to the rear-stage dynode 33e, thereby further increasing the electron multiplication efficiency. be able to. In addition, in the adjacent dynodes 33d and 33e, the distance between the two in the electron multiplication direction can be made substantially uniform, so that the withstand voltage characteristic can be further improved and the shape at the time of processing by RIE processing or the like can be improved. The reproducibility of the shape can be improved without variations.

さらに、陽極部３４には、最終段のダイノード３３ｌの電子増倍チャネルと対向するように、ダイノード３３ｌとの対向面から対向面４０ａの他端側に向かって窪むように形成されている電子捕集部７０を有しているので、最終段のダイノード３３ｌからの増倍電子を、窪むように形成された電子捕集部７０によって効率よく捕集することができる。さらに、電子捕集部７０は、ダイノード３３ｌの二次電子放出面と同じ側に、電子入射開口７１を狭めるような突起部７２を有しているので、電子捕集部７０内に導入された増倍電子を閉じ込めるような状態とすることで、より確実に増倍電子を検出信号として利用することができる。さらに、最終段のダイノード３３ｌと陽極部３４との間のそれぞれの対向面においても、上述した隣接するダイノード間の対向面と同様な形状を有しているので、最終段のダイノード３３ｌからの電子を効率よく陽極３４の電子捕集部７０に導くような電界を形成することができる。 Further, the anode 34 is formed so as to be recessed from the surface facing the dynode 33l toward the other end side of the facing surface 40a so as to face the electron multiplying channel of the final stage dynode 33l. Since the portion 70 is provided, the multiplying electrons from the final stage dynode 33l can be efficiently collected by the electron collecting portion 70 formed so as to be recessed. Furthermore, since the electron collection part 70 has the projection part 72 which narrows the electron incident opening 71 on the same side as the secondary electron emission surface of the dynode 33l, it was introduced into the electron collection part 70. By setting the state in which the multiplying electrons are confined, the multiplying electrons can be more reliably used as the detection signal. Further, each of the opposing surfaces between the final stage dynode 33l and the anode part 34 has the same shape as the opposing surface between the adjacent dynodes described above, and thus the electrons from the final stage dynode 33l. Thus, an electric field can be formed that efficiently leads to the electron collection portion 70 of the anode 34.

図８は、本実施形態の電子増倍部３３における対向面４０ａに沿った方向から見た電位分布を示す図であり、図１１は、本発明の比較例である電子増倍部９３３における対向面４０ａに沿った方向から見た電位分布を示す図である。ここで、電子増倍部９３３は、ダイノード９３３ｃ〜９３３ｅの対向面のそれぞれが、電子増倍方向に対して垂直な平面に沿った平面形状を有していると仮定した。このように、電子増倍部３３によって生成される電位Ｅ_１は、電子増倍部９３３による電位Ｅ_２に比して、電子増倍チャネルＣ内に一端側に深くしみこんでおり、二次電子放出面近傍の電位が、電子が放出される電極の電位（ダイノード自体の電位）よりも高くなっていることがわかる。また、この場合の光電子増倍管１によって得られる出力ゲインは、比較例に対して４．４７倍であり、二次電子増倍率は平均で１３％程度高いという結果が得られた。 FIG. 8 is a diagram showing a potential distribution as viewed from the direction along the facing surface 40a in the electron multiplying portion 33 of the present embodiment, and FIG. 11 shows the facing in the electron multiplying portion 933 which is a comparative example of the present invention. It is a figure which shows the electric potential distribution seen from the direction along the surface 40a. Here, the electron multiplier 933 assumed that each of the opposing surfaces of the dynodes 933c to 933e had a planar shape along a plane perpendicular to the electron multiplication direction. Thus, the potential E ₁ generated by the electron multiplying unit 33 is deeply penetrated into one end side in the electron multiplying channel C as compared with the potential E ₂ generated by the electron multiplying unit 933. It can be seen that the potential in the vicinity of the emission surface is higher than the potential of the electrode from which electrons are emitted (the potential of the dynode itself). The output gain obtained by the photomultiplier tube 1 in this case was 4.47 times that of the comparative example, and the secondary electron multiplication factor was about 13% higher on average.

なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態の配線構造に関しても様々な変形態様を採ることができる。例えば、図９に示すように、導電性端子４０１を下側フレーム４Ｃに貫通して形成し、この導電性端子４０１を介して、光電面４１、壁状電極３２、集束電極３１、電子増倍部３３、及び陽極部３４に対して給電するような構成としてもよい。このような構成よって、上側フレーム２に形成された導電膜２０２（図６（ａ））と、各電極とを独立に給電することが可能になる。 In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above. For example, various modifications can be adopted for the wiring structure of the present embodiment. For example, as shown in FIG. 9, a conductive terminal 401 is formed so as to penetrate the lower frame 4C, and the photocathode 41, the wall electrode 32, the focusing electrode 31, the electron multiplier are passed through the conductive terminal 401. A configuration may be adopted in which power is supplied to the portion 33 and the anode portion 34. With such a configuration, the conductive film 202 (FIG. 6A) formed on the upper frame 2 and each electrode can be supplied with power independently.

また、図１０に示すように、導電性端子４０１を設けた下側フレーム４Ｃと、導電性端子２０１Ａ〜２０１Ｄを除いた上側フレーム２Ｃとを組み合わせてもよい。この場合、上側フレーム２Ｃとして、裏面側に複数の導電膜２０２が形成された絶縁性基板を用いる。このような組み合わせにおいて図６を参照して説明した配線構造を用いることで、下側フレーム４Ｃの導電性端子４０１から、壁状電極３２、電子増倍部３３、及び陽極部３４を介して、上側フレーム２Ｃの導電膜２０２に給電することができる。 Moreover, as shown in FIG. 10, the lower frame 4C provided with the conductive terminals 401 and the upper frame 2C excluding the conductive terminals 201A to 201D may be combined. In this case, an insulating substrate having a plurality of conductive films 202 formed on the back side is used as the upper frame 2C. By using the wiring structure described with reference to FIG. 6 in such a combination, from the conductive terminal 401 of the lower frame 4C, through the wall electrode 32, the electron multiplier section 33, and the anode section 34, Power can be supplied to the conductive film 202 of the upper frame 2C.

１…光電子増倍管、４，４Ｃ…下側フレーム（基板）、５…筐体、３３…電子増倍部、３３ａ〜３３ｌ…ダイノード、３４…陽極部、４０ａ…対向面（内面）、４１…光電面、５１ａ〜５１ｅ…柱状部、５２ａ〜５２ｄ…基台部、５３ｃ〜５３ｅ…二次電子放出面、７０…電子捕集部、Ｃ…電子増倍チャネル（電子増倍路）。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Photomultiplier tube, 4, 4C ... Lower frame (board | substrate), 5 ... Housing | casing, 33 ... Electron multiplier part, 33a-33l ... Dynode, 34 ... Anode part, 40a ... Opposite surface (inner surface), 41 ... Photoelectric surface, 51a to 51e ... Columnar part, 52a to 52d ... Base part, 53c to 53e ... Secondary electron emission surface, 70 ... Electron collecting part, C ... Electron multiplying channel (electron multiplying path).

Claims

An envelope having a substrate having at least an inner surface formed of an insulating material;
An electron multiplying unit having N stages (N is an integer of 2 or more) of dynodes arranged in sequence along one direction from one end to the other end on the inner surface of the envelope; ,
A photoelectric surface provided on the one end side in the envelope apart from the electron multiplier, converting incident light from the outside into photoelectrons, and emitting the photoelectrons;
An anode part provided at a distance from the electron multiplier on the other end side in the envelope, and taking out electrons multiplied by the electron multiplier as a signal;
Each of the N-stage dynodes has a plurality of columnar portions disposed on the inner surface and formed with a secondary electron emission surface, and the secondary dynodes are disposed between adjacent columnar portions of the plurality of columnar portions. Forming an electron multiplier with an electron emission surface;
The opposing surface of the M-th stage dynode to the columnar part in the columnar part of the M + 1-th stage (M is an integer less than or equal to 1 and less than N) is the secondary of the columnar part of the M-th stage dynode. Both ends of the facing surface in the direction along the inner surface are formed so as to protrude to the one end side with reference to a portion facing the end on the other end side of the electron emission surface. ,
A photomultiplier tube comprising:

The portion of the columnar portion of the M-th stage dynode facing the columnar portion of the M + 1-th stage dynode has a portion facing the end of the M + 1-th stage dynode recessed toward the one end side. Formed to
The photomultiplier tube according to claim 1.

Each of the N-stage dynodes has a base portion that is formed at an end portion on the inner surface side of the plurality of columnar portions and electrically connects the plurality of columnar portions,
The base of the M-th stage dynode is formed so as to be recessed toward the one end side at a portion corresponding to the end of the columnar part of the M + 1-th stage dynode.
The photomultiplier tube according to claim 1 or 2, wherein

The anode part has an electron collecting part formed so as to be recessed toward the other end side so as to face the electron multiplying path of the N-th dynode.
The photomultiplier tube according to any one of claims 1 to 3.